石墨烯技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢.doc

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1、石墨烯技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢摘要：2013年1月，石墨烯入選歐盟兩項“未來和新興技術(shù)旗艦項目”之一（另一項為“人類大腦工程”），歐盟委員會計劃在未來I?年投入10億歐元開展石墨烯應(yīng)用技術(shù)研發(fā)-與產(chǎn)業(yè)化,再一次激起了各界對這一革命性材料的關(guān)注。關(guān)鍵字：石墨烯;態(tài)勢;趨勢;技術(shù)轉(zhuǎn)移;石墨烯;態(tài)勢;趙勢;技術(shù)轉(zhuǎn)移；石墨烯；技術(shù)轉(zhuǎn)化；產(chǎn)業(yè)化石墨烯（Graphene）又稱單層墨，是一種新型的二維納米材料，也是目前發(fā)現(xiàn)的硬度最高、韌性最強的納米材料。因其特殊納米結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物理化學(xué)性能，石墨烯在電子學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、催化、儲能和傳感器等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，

2、被公認(rèn)為21世紀(jì)的“未來材料”和“革命性材料”。英國兩位科學(xué)家因發(fā)現(xiàn)從石墨屮冇效分離石墨烯的方法而獲得2010年諾貝爾獎，引起了科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注，石墨烯相關(guān)專利開始呈現(xiàn)爆發(fā)式增長（2010年353件，2012年達(dá)1829件）。世界各國紛紛將石墨烯及其應(yīng)用技術(shù)研發(fā)作為長期戰(zhàn)略予以重點關(guān)注，美國、歐盟各國和日本等國家相繼開展了大量石墨烯研發(fā)計劃和項th總體看來，石墨烯技術(shù)開始進(jìn)入快速成長期，并迅速向技術(shù)成熟期跨越。全球石墨烯技術(shù)研發(fā)布局競爭H趨激烈，各國的技術(shù)優(yōu)勢正在逐步形成，但總體競爭格局還未完全形成。具體發(fā)展態(tài)勢如下：態(tài)勢一：制備與改性的突破

3、為產(chǎn)業(yè)化提供了技術(shù)支撐一方面，石墨烯制備技術(shù)取得突破。石墨烯制備技術(shù)與設(shè)備是石墨烯生產(chǎn)的基礎(chǔ)。一直以來,石墨烯大規(guī)模制備技術(shù)是阻礙其產(chǎn)業(yè)化的最重要因素。近來，石墨烯制備技術(shù)取得了若干突破,目前已形成自上而下（Top-Down）和自下而上（Bottom-Up）兩種途徑，開發(fā)出了從簡易低成本制造到大面積量產(chǎn)工藝的多種方法，包括：機械剝離、氧化還原法、化學(xué)氣象沉積（CVD）、外延生長、有機合成、液相剝離等。這些方法各有優(yōu)缺點，需要根據(jù)不同的需求進(jìn)行選擇（表1）。其中，氧化還原法因成本低且易實現(xiàn)，有望成為最具發(fā)展前景的制備方法之一。同時，各種方法的改進(jìn)研究也

4、在不斷進(jìn)行。日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所已開發(fā)出將cvd法的處理溫度山iooor降至300°C?400°C的技術(shù)，并試制出A4紙大小的觸摸而板；富士通開發(fā)出在基板上直接形成右墨烯的CVD法。口本東北大學(xué)開發(fā)出在硅基板上形成SiC薄膜后采用SiC熱分解法在Si基板上形成石墨烯膜的技術(shù)，并已制作出兩極性CMOS逆變器等。多種石慶鴛制備技術(shù)比較釗奮技術(shù)主9R9n點機播剎嵩早的石星爆分篦方法?總過反廈在石星上枯貼并牌下帖合膠帶來制奮石攝懾可5?謁嘉品質(zhì)石晏烯片?成本低、持作?聯(lián)點蹇片的大小及區(qū)數(shù)暹以控制、不適合更產(chǎn)?主燙用于石3E爆物理性質(zhì)和25件昭究的制鬥劇奮氧

5、化還療送利用握子嗾形臥石旻層間化合物?盪氧化制進(jìn)行氧化還療方法**?*度較低?但魅以充分還原?與電性和透明性無法保證?主農(nóng)用于大面叔透明與電H相濟(jì)布工藝的TFTtJ作外來生長利用吐的高坯汽圧，在離爲(wèi)和昭離■空殺件子獰發(fā)，制余的該原子通刃結(jié)構(gòu)■構(gòu)左孤衰面形底石愆彷石較離?裁點蹇制總殺件商刻，較鬲的■空展?靂本較鬲?效誓較低化學(xué)氣侶沉稅以涸瘡、tin萼平面型金睛為生長整，利用甲烷等含齋化合物作確溥，邑過整住整休*面的離*分解條生長石星煤工藝譎單?所得石整爲(wèi)?■離，可實狽大面積生長?且較弱鑛莎封各種質(zhì)休上?但咸本高?不適合■產(chǎn)，目幫廣汪用于仞栄電子2S件和

6、虛明與電蒲證硏丸自下而上組飛合咸石星烯?用具科傭詭結(jié)構(gòu)的小分子經(jīng)廉確控制的化學(xué)反由?溥封具?明確結(jié)構(gòu)的石豪魅及興宏艮體。目"以多開芳婭靠氫化合物為甫軀休可實現(xiàn)石整烯左分子尺度的箔構(gòu)誓控，可加工性強，但所得石向尺寸較小、產(chǎn)案較低。目出石整殊帝、納米石墾烯片、宏視石顯烯及其行生的富礦材貝諄另一方面，改性石墨烯技術(shù)研發(fā)持續(xù)升溫。石墨烯品體具有確定的原了和電了結(jié)構(gòu)，對石墨烯進(jìn)行改性可以冇效調(diào)變其結(jié)構(gòu)和性能，并實現(xiàn)更為多樣的功能和豐富的應(yīng)用。石墨烯可以通過化學(xué)修飾、摻雜、表面官能化和生成衍生物等進(jìn)行改性，其衍生物在微電子、復(fù)合材料、催化、儲氫等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)

7、用。目前，石墨烯氧化物、氮化物和氮化物等方面的研發(fā)與應(yīng)用受到重視。一是石墨烯經(jīng)氧化后生成石墨烯氧化物，可和聚合物等其他材料相混合并形成復(fù)合材料，在有機薄膜太陽能電池和有機品體管元件的電極方面有重要應(yīng)用。同時也是大規(guī)模制備冇墨烯材料的冇效途徑，受到富士電機和索尼等企業(yè)的重視。二是石墨烯與氫鍵結(jié)合形成石墨烯氫化物。冇研究表明，石墨烷（石墨烯的兩維碳?xì)浠衔铮┰趦Y方面具有廣泛應(yīng)用前景。三是石墨烯品格屮引入氮原子變成氮摻雜石墨烯或氮化碳，可實現(xiàn)帶隙、載流子濃度、載流子極性等可調(diào)，在微電子器件有較好的應(yīng)用，另外還有一些特殊性質(zhì)和應(yīng)用有待探索。態(tài)勢二：四大領(lǐng)域

8、成為應(yīng)用研發(fā)的熱點屮科院近期發(fā)布的一份報告指出，石墨烯的研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展持續(xù)升溫。從石墨烯專利領(lǐng)域分布來看，